(57)【要約】【課題】帯電を防止又は緩和する能力に優れた帯電防止用部材を低コストで提供する。特に、画像形成装置用のスペーサとして用いた場合に、安定的に良好な画像を表示できる帯電防止用部材を提供する。【解決手段】絶縁性基板と、絶縁性基板上に固定されたカーボンファイバーとを有する帯電防止用部材を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、該絶縁性基板上に固定されたカーボンファイバーとを有することを特徴とする帯電防止用部材。
【請求項２】
前記カーボンファイバーの繊維方向が前記絶縁性基板の面方向に対して略垂直となるように、該カーボンファイバーが絶縁性基板上に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止用部材。
【請求項３】
前記カーボンファイバーのアスペクト比が５００未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電防止用部材。
【請求項４】
前記カーボンファイバーのアスペクト比が１００未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電防止用部材。
【請求項５】
前記カーボンファイバーが、カーボンナノチューブ、グラファイトファイバー、アモルファスカーボンファイバー又はダイヤモンドファイバーであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の帯電防止用部材。
【請求項６】
前記カーボンファイバーの繊維方向の長さが、１０ｎｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電防止用部材。
【請求項７】
前記カーボンファイバーが前記絶縁性基板上に束状となって固定されており、且つ該束状のカーボンファイバーの、絶縁性基板の厚さ方向の厚さが１０ｎｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電防止用部材。
【請求項８】
前記カーボンファイバーが、原料ガスとして炭素化合物ガスを用いた気相成長法により、前記絶縁性基板上の所定位置から該絶縁性基板の厚さ方向に、カーボンファイバー材料を成長させることで形成されたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電防止用部材。
【請求項９】
複数の電子放出素子を有する電子源を備えた第１の基板と、該第１の基板に対向し該電子源から放出された電子を制御する電極を有する電子被照射部材を備えた第２の基板とを備えた画像形成装置で用いられる、該第１の基板と第２の基板との間隔を一定に保つために設けられたスペーサであって、
該スペーサが請求項１〜８の何れか１項に記載の帯電防止用部材であることを特徴とするスペーサ。
【請求項１０】
複数の電子放出素子を有する電子源を備えた第１の基板と、該第１の基板に対向し該電子源から放出された電子を制御する電極を有する電子被照射部材を備えた第２の基板と、該第１の基板と第２の基板との間隔を一定に保つために設けられたスペーサとを有する画像形成装置であって、
該スペーサが請求項１〜８の何れか１項に記載の帯電防止用部材であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電を防止する膜に関する。特に、真空容器内に設けられた電子放出素子を備えた電子源が設けられた第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、前記電子源から放  出された電子を制御する電極を備えた電子被照射部材を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を維持するスペーサとを有する画像形成装置において、前記スペーサとして用いられたとき、電子照射を受けた時に生じる帯電の影響を防止あるいは防止する膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子放出素子を使用した平面ディスプレイでは、特許文献１に示されるように、その内部を高真空に保持するために、スペーサあるいはリブと呼ばれる耐大気圧構造支持体であるスペーサが用いられる。
【０００３】
図６は多数の電子放出素子を使用した画像形成装置の断面模式図である。１０１はリアプレート、１０２は側壁、１０３はフェースプレートであり、リアプレート，側壁１０２，フェースプレート１０３で気密容器が形成される。気密容器の耐大気圧構造支持体であるスペーサ１０７ｂは低抵抗膜１１０が設けられ、配線１０８と接続される。
【０００４】
電子放出素子１０４はリアプレート１０１上に形成し、蛍光体１０５とメタルバック１０６はフェースプレート上に形成する。メタルバック１０６を設けた目的は、蛍光体１０５が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させること、負イオンの衝突から蛍光体１０５を保護すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させること、蛍光体１０５を励起した電子の導電路として作用させることなどである。
【０００５】
図６のスペーサ１０７ａは、スペーサの帯電状態を示したものであり、近傍の電子源から放出された電子の一部が当たることにより帯電（図中；プラス帯電）を引き起こされている様子を示している。なお、このスペーサ１０７ａは帯電防止膜１１２が設けられていない場合のスペーサの帯電状態を示すものであり、低抵抗膜の厚さも、図示の都合上、スペーサ１０７ｂの帯電防止膜１１２と接する低抵抗膜１０９に比べて厚く示されている。
【０００６】
このようにスペーサ１０７ａがプラスに帯電すると、電子源である電子放出素子１０４から放出された電子は、例えば電子軌道１１１ａのように、スペーサ側に引き寄せられ、結果的に表示画像の品位を損なってしまう。
【０００７】
この問題を解決するために、スペーサ１０７ｂに帯電防止膜１１２を設け、表面に微小電流が流れるようにすることにより除電し、電子軌道１１１ｂのように、電子がスペーサに引き寄せられることなく所定の軌跡を描くようにする提案がなされている。
【０００８】
また、特許文献２に示されるように、スペーサガラス基板表面に凹凸を設けることで、スペーサ表面が平滑である場合よりも実効的な二次電子放出係数を小さくし、スペーサ表面の帯電を効果的に抑えることが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２８４２８６号公報
【特許文献２】特開２００１−１４３６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来、用いられてきた帯電防止膜では一般的に帯電を防止する能力に限界があった。このため、電子放出素子を備えた画像形成装置では、安定的に良好な画像を表示できない場合があった。
【００１０】
また、従来の構造の帯電防止膜を作製する際には、コストが膨大となる場合があった。すなわち、従来の帯電防止膜の製造方法では、成膜プロセスにおいて高真空雰囲気下で高精度な成膜が要求され、そのために製造装置には高性能な真空排気系の設備が必須となり、製造装置は高価なものにならざるを得なかった。更に、スペーサ基板の表裏において、安定した特性を得るためには、表裏それぞれ複数回にわたって成膜することも必要であった。
【００１１】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであり、優れた帯電防止能力を有する新規な帯電防止用部材を提供する事を目的とする。特に、真空容器内に設けられた電子放出素子を備えた電子源が設けられた第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、前記電子源から放出された電子を制御する電極を備えた電子被照射部材を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を維持するスペーサとを有する画像形成装置において、前記スペーサによる電子の軌道への影響をより好ましい状態に近づけること、もしくは該影響の変動をより好ましく抑制し、安定的に良好な画像を表示することができるスペーサを提供することを目的とする。また、安価な製法および材料により高特性な帯電防止用部材を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。すなわち、本発明は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に固定されたカーボンファイバーとを有することを特徴とする帯電防止用部材に関する。
【００１３】
本発明の帯電防止用部材は、絶縁性基板と、炭素化合物ガスを原材料として形成された炭素を主成分とするファイバーとを有することを特徴とする帯電防止用部材である。
さらには、真空容器内に設けられた電子放出素子を備えた電子源が設けられた第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、前記電子源から放出された電子を制御する電極を備えた電子被照射部材を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を維持するスペーサとを有する画像形成装置に用いられるスペーサとして、炭素を主成分とするカーボンファイバーを固定した絶縁性基板からなる帯電防止用部材を用いる。
【発明の効果】
【００１４】
本願に関わる発明によっては、スペーサに代表される部材として、カーボンファイバーを付与した帯電防止用部材を使用することによって、帯電による影響を減らす、もしくは該影響の変動を減らすことができる。特に３ｋＶ以上の電圧により電子を加速し、これにより蛍光体を発光させる画像形成装置に有効に用いることができる。また、この帯電防止用部材をスペーサとして用いた画像形成装置においては、均一な画像形成が可能となり、表示品位の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（帯電防止用部材）
本発明の帯電防止用部材は絶縁性基板と、絶縁性基板の所定位置に固定されたカーボンファイバーを有する。絶縁性基材としては絶縁性を有するものであれば特に限定されるわけではないが、ガラス、セラミックス等機械的強度の高く耐熱性の高い材料を用いるのが良い。絶縁性基板上のカーボンファイバーの固定位置は規則的であっても、ランダムであっても良い。また、規則的に配置される場合、カーボンファイバーの配置密度は特に限定されるわけではないが、４×１０6〜４×１０8本／ｍｍ2であることが好ましい。カーボンファイバーの配置密度がこれらの範囲内にあることによって、本発明の帯電防止用部材は優れた帯電防止能を有することができる。また、カーボンファイバーは、絶縁性基板上の片面にのみ形成されていても良く、両面に形成されていても良い。本発明の帯電防止用部材の用途としては、例えば、クリーンルームで使用される仕切板などのプラスチックパネル、ＣＤ−ＲＯＭや光磁気ディスク等の大容量記録媒体の記録又は読み出し装置の帯電防止板、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の定着部材、リソグラフィー用マスク、エレクトロルミネッセンスディスプレイやプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等で代表されるディスプレイなどを挙げることができるが、好ましくは画像形成装置用のスペーサとして用いるのが良い。
【００１６】
カーボンファイバーとしては、カーボンナノチューブ、グラファイトファイバー、アモルファスカーボンファイバー、ダイアモンドファイバーを用いることが好ましい。絶縁性基板上にはこれらのカーボンファイバーのうち一種のみを固定しても、複数種を固定しても良い。これらのカーボンファイバーを用いることによって、より帯電防止能力に優れた帯電防止用部材とすることができる。
【００１７】
カーボンファイバーの成膜は、アーク放電法、レーザー蒸発法、気相成長法などを用いることで実現できる。気相成長法の例としては、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、高周波や直流のプラズマＣＶＤ法等がある。ここでＣＶＤとは、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎの略であり、目的とする膜材料を構成する成分元素を含む気体を原料として反応室に供給し、気相中での反応あるいは基板表面での化学反応により目的とした材料を膜として堆積させる方法である。反応室への原料の供給は、ガス状化合物の場合にはそのまま行い、蒸気圧の比較的高い液体や固体状化合物の場合は気化させて行なう。
【００１８】
カーボンファイバーを帯電防止用部材として形成する手段としては、絶縁性基板上の所定位置からの選択成長が可能であるため触媒微粒子を核としたＣＶＤ法が適している。触媒微粒子を核としたＣＶＤ法は、有機物（炭素化合物）ガスの熱分解時に、基板上に直径１０〜３０ｎｍ程のアイランド状の触媒材料が存在すると、その触媒材料と有機物が溶け合い、そこからカーボンファイバーが成長するものである。このため触媒微粒子を所望の場所に配置しておけば、その領域にカーボンファイバーを選択的に配置する事が可能である。従って、「触媒」とは炭素（カーボン）の成長を促進する材料である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（製造方法）
図２は本発明の帯電防止用部材（画像形成装置のスペーサ用帯電防止用部材）の製造方法の一例を示したものである（本図では、スペーサとして用いるため、絶縁性基板の両面にカーボンファイバーを固定した例を示している）。図２（ａ）〜（ｄ）は、基板の厚さ方向に平行な断面の断面図を表す。図２（ａ）のように、あらかじめ炭化水素系洗浄剤、アセトン、エタノールなどを用いて、超音波洗浄を行った平滑スペーサ基材（絶縁性基板）２０１に対して、触媒材料層２０２を形成する。その手段としては、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空製膜技術、あるいは印刷や塗布法などにより適宜形成される。図２（ｂ）。
【００２０】
触媒材料層２０２の主材料は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｙ、Ｌａ及びＣｅからなる群から選択された少なくとも１種の金属及びこれらの金属の混合物、カーボン、炭化物などから適宜選択して使用できる。
【００２１】
つぎに図２（ｃ）のように、触媒材料層２０２をエッチング法やレーザー加工法などを用いて、所望の形態の触媒塊２０３に分割する。触媒塊２０３の配置や間隔は、このエッチング法やレーザー加工法時に所望のパターンに加工を行うことによって調整することができる。あるいは触媒材料層２０２の製法によっては、例えば島状薄膜を作るなどして、図２（ｂ）の工程を経ずに図２（ｃ）の触媒塊２０３を形成しても良い。
【００２２】
図２（ｄ）のカーボンファイバー２０４は、ＣＶＤによる核成長を利用した針状結晶（ウイスカー）の成長や、ひげ結晶の成長等を利用して形成する。すなわち、触媒塊２０３から基材２０１の面方向と垂直な方向にカーボンが成長してカーボンファイバーが形成される。カーボンファイバー２０４の形状はＣＶＤ法に用いる、ガスの種類、ガス分解の手段、流量、成長温度、触媒塊２０３の形状及び材料により制御される。また、ＣＶＤ時に電界をかける事により形状を制御する場合もある。
【００２３】
たとえば一般に、触媒塊の形状を大きくするとファイバー径を太くすることができる。
また、ガス種と成長温度、およびガス流量には、ファイバー成長に最適な条件が存在し、所望の形態に応じて適宜選択される。
【００２４】
これらの方法以外にカーボンファイバーを帯電防止用部材の所望の位置に配置する他の方法として、アーク放電法や、レーザーアブレーション法により作製したカーボンナノチューブを精製した後、ペーストに混ぜて塗布する方法がある。
【００２５】
尚、本発明におけるカーボンファイバーは、「炭素を主成分とする柱状物質」あるいは、「炭素を主成分とする線状物質」を含有する。また、カーボンファイバーを構成する材料としては、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、アモルファスカーボン、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等の炭素化合物を挙げることができる。カーボンファイバー中には更に水素等の他の元素を含有していても良い。
次に、本発明のカーボンファイバーを作製するために使用するＣＶＤ装置についてさらに説明する。
【００２６】
（熱−ＣＶＤ装置）
図３に、本実施形態に使用した熱ＣＶＤ装置の構成を示す。これを用いて絶縁性基板上にカーボンファイバーを付与するプロセスの概要をのべる。あらかじめその表面に、触媒塊３０１を成膜したスペーサ基板（絶縁性基板）３０２を用意する。触媒塊３０１を成膜するためには、公知の成膜法か、あるいは印刷や塗布法を用いることができる。
【００２７】
前記の触媒塊３０１を所望の位置に形成したスペーサ基板３０２にカーボンを主成分とするファイバーを形成する。カーボンファイバーは、例えば炭素化合物ガスの熱分解により、触媒材料の塊から成長する。
【００２８】
前記スペーサ基板３０２を成膜トレイ３０４にて保持し、成膜室３０５に投入する。真空ポンプ３０６を用いて、成膜室を５×１０-3［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なう。
真空度の到達を確認したのちに、ガス導入管３０３より所定量のキャリアガスを流し、ランプヒーター３０７に所定の電力を投入し基板加熱を行なう。キャリアガスとしては例えばアルゴンなどの不活性ガス、あるいはヘリウム、水素の混合ガスなどを用いればよい。雰囲気（キャリアガス全圧、キャリアガス流量、基板温度）が安定したのち、材料ガスである炭素化合物ガスを流す。炭素化合物ガスとしては例えばエチレン、メタン、プロパン、プロピレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、あるいはエタノールやアセトンなどの有機溶剤の蒸気を用いても良い。
【００２９】
また、キャリアガスおよび材料ガスの全圧が所定の圧力になるようオリフィス（不図示）を調整した。所望の膜厚になるように、材料ガスを流す時間を調節する。材料ガスおよび基板加熱を止めることで、成膜完了とする。
以上の工程で基板上全面にカーボンファイバーが形成できる。
【００３０】
（帯電防止用部材に用いるカーボンファイバー）
帯電防止用部材の特性を実現する材料を鋭意検討した結果、カーボンファイバーが帯電防止用部材として極めて優れていることを見出した。カーボンファイバーは、天然ダイヤモンドと同様の炭素のＳＰ３結合およびグラファイトと同様のＳＰ２結合、そして水素の結合を含む構造である。本発明の帯電防止用部材はスペーサの帯電を防止する帯電防止用部材として用いた場合に、特に優れた帯電防止能を有する。
【００３１】
このようにカーボンファイバーがスペーサ材料として優れている点は、二次電子放出効率が極めて１に近いことである。これはグラファイトが二次電子放出効率の小さい材料であることに加え、ナノファイバーの形態が二次電子を放出しにくくしていると考えられる。本願発明者の測定によればカーボンファイバーの二次電子放出率は１程度であった。更に、本発明では特に電子放出が起こりにくいファイバー形状と印加電圧の関係を見いだし、帯電防止用部材としての機能を持たせた。
【００３２】
カーボンファイバーの形状を、アスペクト＝ファイバー長／ファイバー径と定義し、アスペクトと印加電圧（電界）に応じた電子放出の有無の関係を図５に示す。カーボンファイバーは図２（ｄ）のように１本１本が絶縁性基板上に固定されていても、図８のように束状になっていても良い。ここで、「束状」とは複数のカーボンファイバーが接触していることを表す。この場合、各カーボンファイバーは絡み合っていても、絡み合っていなくても良い。また、一部のカーボンファイバーは絡まらずに独立して固定され、残りのカーボンファイバーは絡まりあって束状となっていても良い。これらカーボンファイバーの形態は例えば、帯電防止用部材の断面の電子顕微鏡写真によって確認することができる。
【００３３】
この場合、ファイバー端で形成される面Ｂと基板間の距離ｄを膜厚とし、アスペクト＝膜厚ｄ／ファイバー径とする（ファイバー端で形成される面Ｂは、帯電防止用部材を絶縁性基板厚さ方向に平行な面で切った断面の電子顕微鏡写真などを目視によって判定し、ファイバー端が最も揃って見える面とする。ファイバーが束状であってもこの方法によって、面Ｂを決定する。）。なお、膜厚ｄは１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。膜厚ｄがこれらの範囲内にあることによって、帯電防止用部材は十分な機械的強度と優れた帯電防止能を両立することができる。
【００３４】
図５より、本発明の一例のカーボンファイバーは、帯電防止用部材に印加する電界とアスペクトで規定される、電子放出領域（図５の右上部分）と電子放出がない領域（図５の左下部分）を有する。ここで、帯電防止用部材に印加される電界は例えば、図１で表されるように画像形成装置の駆動時に配線９１３等を介して印加される電界のことを示す。この二つの領域の境界は直線状（図５の直線Ａ）となり、印加電圧が０のとき、アスペクトは約５００となる。ここから印加電圧を上げていくと、この境界のアスペクトは直線Ａに沿って減少し、印加電圧が約２０ｋＶ／ｍｍのときのアスペクトは１となる。また、本発明のカーボンファイバーは、たとえ電子放出領域にあったとしても電子放出能を低いものとすることができ、帯電を緩和することができる。
【００３５】
電子放出がないか、あってもより低い電子放出能とするため、カーボンファイバーのアスペクトは５００未満であることが好ましい。また、アスペクトは１００未満であることがより好ましい。また、アスペクトは１以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。
【００３６】
更に、カーボンファイバーの繊維方向の長さは１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。なお、カーボンファイバーの繊維方向の長さは、成膜時間を長くすることによって長くすることができる。また、カーボンファイバーの径は、エッチングやレーザー加工等を行う際に、絶縁性基板上に設ける触媒塊の大きさを調節することにより、制御することができる。
【００３７】
これらの特性により、所望の形状を有する帯電防止用部材を選択することによって、帯電防止用部材は、優れた帯電防止能を有することができる。特に、画像形成装置内でのスペーサとして用いた場合、電子の照射によりスペーサが帯電しにくくでき、かつ蛍光体に十分大きな電圧を印加することが可能であり、電子線を利用した画像形成装置のスペーサとして好適な材料である。
【００３８】
次に、上記抵抗膜を形成した基板をスペーサとして用い、このスペーサを挿入した画像表示装置の全体構成について説明する。
【００３９】
（画像形成装置用のパネル）
図１は、本実施形態の画像表示装置における表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示したものである。
【００４０】
図中、９１５はリアプレート（背面板）、９１６は側壁、９１７はフェースプレート（前面板）であり、リアプレート９１５，側壁９１６，フェースプレート９１７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえば低融点金属であるインジウムを接合部に塗布し、真空雰囲気中で、摂氏３００度〜４００度で６０分以上加熱圧着することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に維持する方法については後述する。
【００４１】
また、上記気密容器の内部は１０-4［Ｐａ］程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧構造体として、スペーサ９２０が設けられている。このスペーサとしては上述した、カーボンファイバー膜を有する基板が用いられる。
【００４２】
リアプレート９１５には、基板９１１が固定されているが、基板９１１上には表面伝導型電子放出素子９１２がＮ×Ｍ個形成されている。ここで、Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。本実施形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。
【００４３】
前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型電子放出素子は、Ｍ本の行方向配線９１３とＮ本の列方向配線９１４により単純マトリクス配線されている。基板９１１、表面伝導型電子放出素子９１２、行方向配線９１３、列方向配線９１４によって構成される部分を電子源基板と呼ぶ。
【００４４】
また、フェースプレート９１７の下面には、蛍光膜９１８が形成されている。そして、蛍光膜９１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック９１９を設けてある。
【００４５】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。
Ｄｘ１〜Ｄｘｍは表面伝導型電子放出素子の行方向配線９１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎは表面伝導型電子放出素子の列方向配線９１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック（金属膜）９１９と電気的に接続している。
【００４６】
また、気密容器内部を真空に維持するためには、気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０-3ないしは１×１０-5［Ｐａ］の真空度に維持される。
【００４７】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各表面伝導型電子放出素子９１２に電圧を印加すると、各表面伝導型電子放出素子９１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック（金属膜）９１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート９１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光体層９１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００４８】
通常、本発明の表面伝導型放出素子への９１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック（金属膜）９１９と表面伝導型電子放出素子９１２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メタルバック（金属膜）９１９と表面伝導型電子放出素子９１２間の電圧は０．１［ｋＶ］から１２［ｋＶ］程度である。
【００４９】
本発明は、画像形成装置に用いられるスペーサに帯電防止機能を有する膜として、カーボンファイバー膜を成膜した帯電防止用部材を用いることを特徴とする。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
以下の手順で、スペーサとして両面にカーボンファイバーを付与した帯電防止用部材を製造する。
スペーサ基材（絶縁性基板）は加熱延伸法にて０．２×１．６［ｍｍ］矩形の断面形状に引き伸ばされた高歪点ガラス（旭硝子社製ＰＤ２００）を長さ４０［ｍｍ］に切断したものを用いた。これを平滑スペーサ基材と称する。
【００５１】
４０［ｍｍ］長の平滑スペーサ基材は、炭化水素系洗浄剤、アセトン、エタノールを用いて、超音波洗浄を行なう。
まず、この平滑スペーサ基材に対して、図４に示した搬送トレイを回転する機構を備えた高周波スパッタ装置を用いてチタンを膜厚１０［ｎｍ］およびコバルトを膜厚５［ｎｍ］、スパッタすることにより積層成膜する（触媒塊の層を積層する）。
【００５２】
以下にチタンとコバルトのスパッタ方法について述べる。平滑スペーサ基材４０１を成膜トレイ４０２に載せ、予備排気室４０３に投入する。真空ポンプ４０４を用いて、予備排気室を５×１０-4［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なったのち、搬送ローラー４０５によって成膜トレイ４０２を成膜室４０６へ移動させる。ここで、成膜室４０６を５×１０-5［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なう。真空度の到達を確認したのちに、ガス導入管４０７よりアルゴン５０［ｓｃｃｍ］を流した。またスパッタガス全圧が１．５［Ｐａ］になるようオリフィス（不図示）を調整した。雰囲気（スパッタガス全圧、ガス流量）が安定したのち、高周波電源４０８をチタンターゲット４１０に接続して３００［Ｗ］の電力を投入する。平滑スペーサ基材４０１全面にわたって成膜するために、トレイ回転機構４１２を用いて、成膜トレイ４０２を５［ｒｐｍ］で回転を行なった。平滑スペーサ基材とチタンおよびコバルトターゲットとの距離は２００［ｍｍ］とした。続いて、直流電源４０９をコバルトターゲット４１１に接続して２００［Ｗ］の電力を投入する。ここで、チタンターゲット４１０に印加される高電圧は、スペーサ基材回転に伴う変動を抑制するよう高周波電源４０８にて調整している。
【００５３】
表面（第１面）を成膜したのち、成膜トレイ４０２を予備排気室４０３にもどして、平滑スペーサ基材４０１を取り出す。
平滑スペーサ基材を表裏反転した後、表面（第１面）と同様に裏面（第２面）にも、チタンおよびコバルトの積層膜の成膜を行なう。
【００５４】
つぎに、図３に示した熱ＣＶＤ装置を用いてカーボンファイバー膜からなる帯電防止用部材を成膜する。
前記のチタン／コバルト積層膜を備えたスペーサ基板３０２を成膜トレイ３０４にて保持し、成膜室３０５に投入する。基板の保持方法は、チタン／コバルト積層膜面の両面（第１面および第２面）がガスに接触するようにする。このことにより、一度に表裏両面に同様のカーボンファイバー膜の形成が可能となる。
【００５５】
真空ポンプ３０６を用いて、成膜室を５×１０-3［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なう。真空度の到達を確認したのちに、ガス導入管３０３より１００［ｓｃｃｍ］のキャリアガス（ヘリウム、水素の混合ガス）を流し、ランプヒーター３０７に電力を投入し、スペーサ基板３０２が５５０℃になるまで加熱を行なう。雰囲気（キャリアガス全圧、キャリアガス流量、基板温度）が安定したのち、材料ガス（流量（ｓｃｃｍ）基準でエチレン：ヘリウム：水素＝２：１００：９８）を２００［ｓｃｃｍ］で１０分間、流した。また材料ガスの全圧が２［Ｐａ］となるようオリフィス（不図示）を調整した。所望の膜厚に応じて、材料ガスを流す時間を調節する。材料ガスおよび基板加熱を止めることで、成膜完了となる。
【００５６】
以上の工程で基板上全面にカーボンファイバー膜が形成できる。本実施例で作製したカーボンファイバーの形態は、ファイバー長：６μｍ、ファイバー径：０．０５μｍ、アスペクト：１２０であった。
このカーボンファイバー膜で被覆した平滑スペーサを用いて前述した図１に示す表示パネルを作製した。以下の封着作業はすべて真空容器内で行った。
【００５７】
予め基板上に行方向配線電極９１３、列方向配線電極９１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した基板９１１をリアプレート９１５に固定した。次に、前記スペーサをスペーサ９２０として基板９１１の５ｍｍ上方に、内面に蛍光膜９１８とメタルバック９１９が付設されたフェースプレート９１７を側壁９１６を介し配置し、リアプレート９１５、フェースプレート９１７、側壁９１６およびスペーサ９２０の各接合部を固定した。
【００５８】
容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、行方向配線９１３および列方向配線９１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行なうことによりマルチ電子ビーム源を製造した。
そののち、基板９１１とリアプレート９１５の接合部、リアプレート９１５と側壁９１６の接合部、およびフェースプレート９１７と側壁９１６の接合部に、低融点金属であるインジウムを塗布し、真空雰囲気中で、摂氏３００〜４００度で６０分以上加熱圧着することにより封着を達成した。
【００５９】
また、スペーサ９２０は、基板９１１側では行方向配線９１３、フェースプレート９１７側ではメタルバック９１９面に、十分に押し当てることで電気的な接続をおこなった。
【００６０】
なお、本実施例においては、蛍光膜９１８は、図７に示すように、各色蛍光体５ａが列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状とし、黒色の導電体５ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ、Ｂ）５ａ間だけでなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された蛍光膜が用いられ、スペーサ９２０は、行方向（Ｘ方向）に平行な黒色の導電体５ｂ領域に内にメタルバック９１９を介して配置された。なお、前述の圧着を行なう際には、各色蛍光体５ａと基板９１１上に配置された各素子とを対応させなくてはいけないため、リアプレート９１５、フェースプレート９１７およびスペーサ９２０は十分な位置合わせを行っている。
【００６１】
気密容器内部を真空に維持するために、気密容器内の所定の位置に形成したゲッター膜（不図示）の吸着作用により、気密容器内は１×１０-3ないしは１×１０-5［Ｐａ］の真空度に維持される。
【００６２】
以上のように完成した、図１に示されるような表示パネルを用いた画像形成装置において、各冷陰極素子（表面伝導型放出素子）９１２には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号および変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック９１９には高圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加することにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜９１８に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３〜１２ｋＶの範囲で印加して、各配線９１３、９１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。
【００６３】
この実施例で作製した画像形成装置は、スペーサに近い位置にある冷陰極素子９１２からの放出電子による発光スポットも含め、２次元状に等間隔に発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の良いカラー画像表示ができた。このことは、スペーサを設置しても電子軌道に影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを示している。
【００６４】
（実施例２）
実施例１と同様に、チタン／コバルト積層膜を備えたスペーサ基板３０２にカーボンファイバー膜を形成する。
真空ポンプ３０６を用いて、成膜室を５×１０-3［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なったのちに、ガス導入管３０３より１００［ｓｃｃｍ］のキャリアガス（ヘリウム、水素の混合ガス）を流し、ランプヒーター３０７に電力を投入し、スペーサ基板３０２が５５０℃になるまで加熱を行なう。雰囲気（キャリアガス全圧、キャリアガス流量、基板温度）が安定したのち、材料ガス（流量（ｓｃｃｍ）基準でエチレン：ヘリウム：水素＝２：１００：９８）を２００［ｓｃｃｍ］で１分間流した。
【００６５】
このようにして作製したカーボンファイバー膜の形態は、ファイバー長：０．６μｍ、ファイバー径：０．０５μｍ、アスペクト：１２であった。
【００６６】
このカーボンファイバー膜で被覆した平滑スペーサを実施例１と同様に、表面伝導型放出素子を備えた画像形成装置に配置して画像を表示した。
高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａ：３〜１２ｋＶの範囲において、スペーサを設置することによる電子軌道に影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを確認した。
【００６７】
（実施例３）
実施例１と同様に、チタン／コバルト積層膜を備えたスペーサ基板３０２にカーボンファイバー膜を形成する。
真空ポンプ３０６を用いて、成膜室を５×１０-3［Ｐａ］以下の真空度まで排気を行なったのちに、ガス導入管３０３より１００［ｓｃｃｍ］のキャリアガス（ヘリウム、水素の混合ガス）を流し、ランプヒーター３０７に電力を投入し、スペーサ基板３０２が５５０℃になるまで加熱を行なう。雰囲気（キャリアガス全圧、キャリアガス流量、基板温度）が安定したのち、材料ガス（流量（ｓｃｃｍ）基準でエチレン：ヘリウム：水素＝２：１００：９８）を２００［ｓｃｃｍ］で５分間流した。
【００６８】
このようにして作製したカーボンファイバー膜の形態は、ファイバー長：３μｍ、ファイバー径：０．０５μｍ、アスペクト：６０であった。このカーボンファイバー膜で被覆した平滑スペーサを実施例１と同様に、表面伝導型放出素子を備えた画像形成装置に配置して画像を表示した。このカーボンファイバー膜で被覆した平滑スペーサを実施例１と同様に、表面伝導型放出素子を備えた画像形成装置に配置して画像を表示した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による画像表示装置の表示パネルの斜視図である。
【図２】本発明に係わるスペーサ基材への成膜プロセスの概略を表した図である。
【図３】本発明に係わるスペーサ基材にカーボンファイバー膜を付与するために使用した熱ＣＶＤ装置の構成図である。
【図４】本発明に係わるスペーサ基材に触媒材料層を付与するために使用した高周波スパッタ装置の構成図である。
【図５】本発明に係わるカーボンファイバー膜について、アスペクトと印加した電界に応じた電子放出の有無の関係を表した図である。
【図６】本発明に係わるスペーサの帯電メカニズムを説明するための電子放出素子を使用した画像形成装置の断面模式図である。
【図７】本発明に係わる画像形成装置に設置した蛍光体層の構成を示す図である。
【図８】本発明に係わるカーボンファイバー膜について、ファイバーが束状となった形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０１  リアプレート
１０２  側壁
１０３  フェースプレート
１０４  電子放出素子
１０５  蛍光体
１０６  メタルバック
１０７ａ  スペーサ（＋に帯電）
１０７ｂ  帯電防止膜膜を成膜したスペーサ
１０８  導電性フリット
１０９  配線
１１０  低抵抗膜
１１１ａ  スペーサ側に引き寄せられた電子軌道
１１１ｂ  電子軌道
１１２  帯電防止膜
２０１  平滑スペーサ基材
２０２  触媒材料層
２０３  触媒塊
２０４  カーボンファイバー
３０１  触媒塊
３０２  スペーサ基板
３０３  ガス導入管
３０４  成膜トレイ
３０５  成膜室
３０６  真空ポンプ
３０７  ランプヒーター
４０１  スペーサ基材
４０２  成膜トレイ
４０３  予備排気室
４０４  真空ポンプ
４０５  搬送ローラー
４０６  成膜室
４０７  ガス導入管
４０８  高周波電源
４０９  直流電源
４１０  チタンターゲット
４１１  コバルトターゲット
４１２  トレイ回転機構
９１１  基板
９１２  冷陰極素子
９１３  行方向配線
９１４  列方向配線
９１５  リアプレート
９１６  側壁
９１７  フェースプレート
９１８  蛍光膜
９１９  メタルバック
９２０  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005353531.tif 000006
【図５】
2005353531.tif 000007
【図６】
2005353531.tif 000008
【図７】
2005353531.tif 000009
【図８】
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